基板的加工方法以及基板的加工装置与流程

本发明涉及使用激光光源对各种基板(例如，半导体晶圆(例如，硅晶圆)、其它脆性材料基板(例如，玻璃基板、氧化铝基板、蓝宝石基板)等)进行开孔、切断的加工的基板的加工方法以及基板的加工装置。

背景技术：

以往，在对半导体晶圆进行开孔时使用干式蚀刻对半导体晶圆进行开孔加工、或者如专利文献1所示那样使用yag(钇铝石榴石晶体)激光进行开孔加工。此外，在专利文献2中，提出了使用紫外线脉冲激光对半导体晶圆进行开孔加工的加工方法。

【现有技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本特开2002－239765号公报

专利文献2：日本特开2004－209541号公报

然而，在以往的激光加工方法中，需要在半导体晶圆等基板上设置多个孔，要求缩短开孔加工的生产间隔时间。

此外，在使用激光进行孔加工、切断加工的情况下，因条件导致在基板的表面附近温度上升。而且，有时因温度上升，在加工部及其周边部分产生裂纹、碎裂。因此，存在难以在较窄的区域内以短时间进行开孔加工这样的问题点。

技术实现要素：

本发明鉴于针对这种以往的基板的加工方法的问题而提出，其技术的课题在于提供能够消除因加工时的热量产生的问题点的基板的加工方法以及基板的加工装置。

为了解决该课题，本发明的基板的加工方法使用了激光光源，其包括：将激光导向所述基板，并对激光的照射位置进行扫描，从而对基板进行加工；以及在照射所述激光时，对基板的激光的照射位置吹送空气，从而将基板冷却。

为了解决该课题，本发明的基板的加工装置具备：激光光源；电流镜，使所述激光光源的光向两轴方向变化；f-theta透镜，使利用所述电流镜反射后的光在基板上聚光；低温空气产生器；空气喷嘴，将来自所述低温空气产生器的低温的空气吹送到加工位置；以及控制器，控制所述电流镜以及所述低温空气产生器，将激光导向基板并扫描激光，从而对所述基板进行加工，且在对所述基板照射激光的时刻，将来自所述低温空气产生器的低温的空气吹送到加工位置。

根据具有这种特征的本发明，由于通过鼓风对照射激光的加工位置吹送低温的空气，因此可获得能够抑制温度的上升，并能够抑制对于基板的损伤这样的效果。此外，通过吹送空气，可获得能够将加工时产生的粉尘去除这样的效果。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的激光加工装置的概略结构的图。

图2的(a)、(b)是表示本实施方式所涉及的激光加工的前后的基板的一部分的剖面图。

图3的(a)～(c)是表示本实施方式所涉及的激光加工方法的加工步骤的图。

图4是表示本实施方式所涉及的激光加工的加工布局的一个例子的概略图。

图5的(a)、(b)是表示本实施方式所涉及的加工方法的各步骤的功率与有无裂纹产生的一个例子的图。

具体实施方式

接着，一边参照附图一边说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的实施方式所使用的激光加工装置的概略结构的图。如本图所示，激光加工装置10包括激光光源11。激光光源11例如设为皮秒uv激光、皮秒绿色激光、co2激光等能够以脉冲状照射激光的功率可变型的光源。而且，该激光光源11的输出经由镜12a、12b、12c被导向电流镜13。电流镜13由在x轴方向以及与其垂直的y轴方向上微小地扫描激光光源的一组镜13x、13y构成，电流镜13能够基于来自控制器14的控制在任意的方向上扫描激光。利用电流镜13反射后的激光经由f-theta透镜(fθ透镜)15被引导到基板20上。此外，f-theta透镜15用于在基板20上垂直地照射激光并在基板上以汇聚焦点的方式聚光，而不依赖由电流镜13确定的光路。基板20配置在工作台16上，工作台16保持在xy载物台17上，利用xy载物台17，能够使基板20在工作台面上向两个方向移动。此外，激光加工装置10包括低温空气产生器18。低温空气产生器18基于来自控制器14的控制产生低温空气，在照射激光的时刻经由空气喷嘴19将冷却后的空气吹送到基板上的激光照射位置。控制器14用于如后述那样控制电流镜12与激光光源11、xy载物台17以及低温空气产生器18，且控制在基板20上照射激光而对基板进行加工。

低温空气产生器18例如能够使用使加工部的冷却温度为10℃并输出50l/分的低温空气的低温空气产生器。此外，成为加工对象的基板20设为玻璃、氧化铝、蓝宝石等的基板、半导体晶圆。这里，对于基板20，例如设置直径为几十μm～1mm的微小的多个孔。

接着，对使用了本实施方式的激光加工装置的加工方法进行说明。首先，对一个孔的开孔加工进行说明。通过以下的步骤s1～s3的工序进行开孔加工。图2的(a)、(b)是表示作为加工对象的蓝宝石基板20的一部分的开孔加工前后的剖面图。图3的(a)～(c)是表示加工中的剖面的图。

首先，在步骤s1中，如图3的(a)所示，以使基板20的表面为焦点且成为规定的直径的方式呈环状对基板20垂直地照射激光。此时，如图3所示，以开孔的位置为中心，以最大扫描半径r11扫描来自激光光源的激光并呈环状进行照射。接着，以成为直径比其稍小的r12的同心圆的方式呈环状照射激光。进而，依次将半径减小为r13、r14，以同心圆状照射激光。若将其设为第1层l1，则在第1层l1的照射结束之后能够形成较浅的圆形的孔。接着，在第2层l2中也与其相同地在同一位置以半径r21、r22、r23、r24依次减小激光的扫描半径，使基板的孔的表面为焦点位置并呈同心圆状照射，结束第1步骤s1。如果该第1步骤s1的照射结束，则如图3的(a)所示那样能够形成以最外周为斜面几乎相同深度的浅圆形的孔。

接着，在步骤s2中，首先进行层l3的加工。在层l3中，如图3的(b)所示，作为中心与层l1、l2相等的同心圆，使基板的孔的表面为焦点位置，以比步骤s1的最大扫描半径r11稍小的最大扫描半径r31呈环状照射激光。接着，以比最大扫描半径r31稍小的扫描半径r32呈同心圆状进行扫描。进而，设为更小的扫描半径r33并呈同心圆状照射激光。通过这样的扫描，能够在层l3中形成比在步骤s1中形成的孔稍深的孔。然后，在层l4中，也与其相同地在同一位置以半径r41、r42、r43依次减小激光的扫描半径，使基板的孔的表面为焦点位置重复为同心圆状。进而，对于层l5，也与层l3相同地以半径r51、r52、r53呈环状依次减小激光扫描半径，同时将基板的孔的表面作为焦点位置来照射激光。若结束该第2步骤s2的照射，则如图3的(b)所示，能够形成比图3的(a)稍深的同心圆状的孔。

接着，在步骤s3中，如图3的(c)所示，以通过第3步骤形成的、中心与该上次的同心圆相等且最大的直径更小的基板的孔的表面为焦点位置，呈同心圆状照射激光。在第3步骤中，使半径为r61、r62。这样，若结束第3步骤，则能够形成更深的孔21。

这样，与步骤s1相比，在步骤s2、s3中依次逐渐减小最外周的激光扫描半径，因此与全都设为与步骤s1相同的扫描半径的情况相比，能够高速地结束针对一个孔的激光的扫描。

图4是表示该实施方式所涉及的开孔加工时的加工布局的一个例子的图。如本图所示，使孔间隔例如为300μm，使孔径为50μm，集中开设有纵横共25个孔。在这种情况下，对于25个孔，首先进行第1步骤s1的加工。在进行该开孔加工时，同时利用空气喷嘴19将由低温空气产生器18产生的低温的空气作为鼓风(airblow)吹送。这样，能够控制激光照射时的温度上升。接着，对全部的孔进行步骤s2的开孔处理。在该加工时，也同时如上述那样将由低温空气产生器18产生的低温的空气作为鼓风吹送。进而，对全部的孔进行第3步骤s3的开孔加工。在该开孔加工时，也如上述那样将由低温空气产生器18产生的低温的空气作为鼓风吹送。这样，能够抑制加工区域的温度上升，且可以获得裂纹的抑制效果。此外，通过吹送空气，能够减少在加工时产生的粉尘的附着。

图5的(a)是表示不进行基于鼓风的冷却的情况下的各步骤的功率的变化与裂纹的产生状态的图。这里，示出了对于步骤s1使激光的功率变化为1.2w～2.4w、且与此对应地在步骤s2、s3中使激光的功率变化为2w～10w的情况下的裂纹产生状况。如果没有基于低温空气的吹送的冷却，则无论步骤s1的激光功率等级如何，在第2、第3步骤的激光功率为10w、8w的情况下，都产生了裂纹。此外，在第1步骤s1的功率为1.6w以上的情况下，如果第2、第3步骤的功率为6w，则产生裂纹。在第1步骤为2w以上的情况下，如果第2、第3步骤的功率为4w，则产生裂纹。

与此相对，在如图5的(b)所示那样一并使用了鼓风的情况下，如果第1步骤s1的功率为1.6w以下，则在第2、第3步骤中为8w以下的情况下，不会产生裂纹。因此，判断为具有基于鼓风的抑制效果。因此，能够在不产生裂纹的范围内以较高的激光功率照射激光，并能够提高加工速度。

另外，在该实施方式中，如图3所示那样在步骤s1～s3中依次减小最大扫描半径而呈同心圆状照射激光，但只要是两个以上的步骤即可，能够设为任意的次数。即，能够使用第n(n是2以上的自然数)的步骤，在多个步骤si(i＝1～n)中依次使扫描半径不同来照射激光，并形成孔。此外，在各步骤中，也可以一边从最小的扫描半径依次至最大扫描半径地增大半径，一边进行扫描。

另外，在该实施方式中，虽然已经对使用了基板的加工装置的开孔加工进行了说明，但本发明并不局限于开孔加工，也能够适用于以使激光直线地移动的方式照射并切断基板的情况。

工业上的可使用性

本发明能够优选地使用于在蓝宝石基板、半导体晶圆等基板形成多个孔、切断基板的激光加工装置。

符号说明

10激光加工装置

11激光光源

12a、12b、12c镜

13电流镜

14控制器

15f-theta透镜

16工作台

17xy载物台

18低温空气产生器

19空气喷嘴

20基板。